8251芯片（課堂PPT）

1、.1 8.3 可編程接口芯片8251A 8251A是通用同步異步接收發(fā)送器USART(Universal Synchronous Asynchronous Receiver and Transmitter)，適合作異步起止式數(shù)據(jù)格式和同步面向字符數(shù)據(jù)格式的接口，其功能很強(qiáng)。.28.3 可編程串行通信接口芯片可編程串行通信接口芯片8251一、基本功能一、基本功能 (1) 可工作在同步方式，也可工作在異步方式。同步方式下波特率為064 000波特，異步方式下波特率為019 200波特。 (2) 在同步方式時(shí)，每個(gè)字符可定義為5、6、7或8位。兩種方法實(shí)現(xiàn)同步，由內(nèi)部自動(dòng)檢測(cè)同步字符或由外部給出同步

2、信號(hào)。允許同步方式下增加奇/偶校驗(yàn)位進(jìn)行校驗(yàn)。(3) 在異步方式下，每個(gè)字符可定義為5、6、7或8位，用1位作奇偶校驗(yàn)。時(shí)鐘速率可用軟件定義為波特率的l、16或64倍。另外，8251A在異步方式下能自動(dòng)為每個(gè)被輸出的數(shù)據(jù)增加1個(gè)起始位，并能根據(jù)軟件編程為每個(gè)輸出數(shù)據(jù)設(shè)置1位、1.5位或2位停止位。(4) 能進(jìn)行出錯(cuò)檢測(cè)。帶有奇偶、溢出和幀錯(cuò)誤等檢測(cè)電路，用戶可通過(guò)輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容進(jìn)行查詢。（）與Intel 8080、8085、8086、8088CPU兼容.3二、內(nèi)部結(jié)構(gòu)二、內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)送緩沖器數(shù)據(jù)總線緩沖器調(diào)制解調(diào)控制電路DB讀 / 寫(xiě)邏輯RESETCLKRDWRC/DCSDSRDTRCTS

3、RTS發(fā)送控制電路接收緩沖器接收控制電路RxDTxDTxRDYTxETxCRxRDYRxCSYNDET狀態(tài)緩沖器、接收數(shù)據(jù)緩沖器、數(shù)據(jù)/命令緩沖器.4作用：接收器接收在RxD上的串行數(shù)據(jù)并按規(guī)定的格式轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，存放在接收數(shù)據(jù)緩沖器中。RxD異或門(mén)內(nèi)部CLKDB檢測(cè)奇偶檢驗(yàn)結(jié)果接收緩沖寄存器接收移位寄存器奇偶位停止位 1波特率工作過(guò)程：（異步方式）當(dāng)8251允許接收并準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)時(shí)，監(jiān)測(cè)RxD端，當(dāng)檢測(cè)到起始位（低電平）后，使用16倍率的內(nèi)部CLK，連續(xù)檢測(cè)8個(gè)0確認(rèn)。然后按波特率移位、檢測(cè)RXD，直至停止位。內(nèi)部刪除起始、奇偶、停止位接收緩沖寄存器后，使RxRDY為高，向CPU提出中斷

4、申請(qǐng)。1、接收器.5啟動(dòng)檢測(cè)確定已檢測(cè)到啟動(dòng)位采樣數(shù)據(jù)檢測(cè)16T啟動(dòng)位DATACLOCK（內(nèi)同步方式）在CPU發(fā)出允許接收命令后，8251一直檢測(cè)RxD，把接收到的每一位數(shù)據(jù)送入移位寄存器，與同步字符寄存器的內(nèi)容進(jìn)行比較。若兩者不相同，則繼續(xù)接收數(shù)據(jù)和進(jìn)行移位比較操作；若相等，則8251將SYNDET置1，表示已找到同步字符。找到同步字符后，利用時(shí)鐘采樣和移位RxD線上的數(shù)據(jù)位，按規(guī)定的位數(shù)送接收數(shù)據(jù)緩沖器，同時(shí)RxRDY信號(hào)。16T.6 內(nèi)部產(chǎn)生起始、奇偶檢驗(yàn)、停止位，按約定的波特率從TxD輸出。數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖器波特率發(fā)送移位寄存器奇偶位停止位 1起始位異或門(mén)TXDSOUT0內(nèi)部CLKDB C

5、PU執(zhí)行輸出指令，并行數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖器。工作過(guò)程發(fā)送緩沖器發(fā)送移位寄存器，向CPU提出中斷申請(qǐng)（TxRDY=1）。 當(dāng)數(shù)據(jù)全部輸出結(jié)束，在TXD發(fā)出連續(xù)低電平(TxE=1)。2、發(fā)送器.7RxD（Receiver Data）接收數(shù)據(jù)：從RxD端 串行輸入數(shù)據(jù)輸入RxRDY（Receiver Ready）接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好：表示接收數(shù)據(jù)緩沖器已收到一個(gè)字符數(shù)據(jù)，CPU可采用中斷或查詢方式讀取數(shù)據(jù)（ RxRDY=0）。SYNDET/BRKDET（Sync Detecte/Break Detece）同步檢測(cè)/斷點(diǎn)檢測(cè) 同步方式（同步檢測(cè)）：在內(nèi)同步方式，當(dāng)8251檢測(cè)到同步字符， SYNDET輸出為高點(diǎn)平

6、，表明8251A已處于同步狀態(tài)。CPU執(zhí)行一次讀操作后， SYNDET自動(dòng)復(fù)位； 1、與接收有關(guān)的信號(hào)3、外部引腳.8 異步方式（斷點(diǎn)檢測(cè)）：當(dāng)8251從RxD端連續(xù)收到兩個(gè)由全“0”組成的字符時(shí)，該引腳輸出為高電平，表示當(dāng)前線路上無(wú)數(shù)據(jù)可讀，只有當(dāng)RxD端收到1個(gè)“1”信號(hào)或8251復(fù)位時(shí)， BRKDET變?yōu)榈碗娖?。RxC（ Receiver Clock）接收時(shí)鐘外同步方式： 當(dāng)SYNDET引腳有一個(gè)正跳變脈沖，8251在下一個(gè)接收時(shí)鐘的上升沿開(kāi)始接收字符，一旦達(dá)到同步， SYNDET引腳的高電平即可撤除。.9TxE（ Transmitter Empty）發(fā)送器空： TxE=1表示發(fā)送移位寄

7、存器中已無(wú)數(shù)據(jù)可以向外部發(fā)送。此時(shí)，由TxD輸出空閑位（同步字符）。當(dāng)8251從CPU接收到一個(gè)數(shù)據(jù)后，TxE=“0”。TxC（ Transmitter Clock）發(fā)送時(shí)鐘TxD（Transmitter Data）發(fā)送數(shù)據(jù)：將CPU送入的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行格式后，從TxD端輸出TxRDY（ Transmitter Ready）發(fā)送數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好： TxRDY=1表示發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器已準(zhǔn)備好從CPU接收一個(gè)字符數(shù)據(jù)，CPU可采用中斷或查詢方式輸出一個(gè)數(shù)據(jù)（ RxRDY=0）。2、與發(fā)送有關(guān)的信號(hào).104、8251讀寫(xiě)操作表CSRDWRC/D操 作0010CPU 讀 8251 數(shù)據(jù)0100CPU 向

8、8251 寫(xiě)數(shù)據(jù)0011CPU 讀 8251 狀態(tài)字0101CPU 向 8251 寫(xiě)控制字011*數(shù)據(jù)總線浮空1*數(shù)據(jù)總線浮空.115、調(diào)制解調(diào)器控制電路在遠(yuǎn)程通信時(shí)，可用8251與調(diào)制解調(diào)器相連，經(jīng)電話線傳輸數(shù)據(jù)RxDTxDDSRDTRCTSRTSRxCTxCDBCBAB8251A 波特率發(fā)生器MODEM電話線接口電話線數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTEDTR（Data Terminal Read y）數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好（通知數(shù)據(jù)裝置）DSR（Data Set Ready）數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好（回應(yīng)DTR信號(hào)）RTS（Request to Send）數(shù)據(jù)終端向MODEM發(fā)出請(qǐng)求表示數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好需要發(fā)

9、送CTS（Clear to Send） MODEM回應(yīng)終端,若TxEN有效8251可以發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送結(jié)束CTS=“1”。.126、8251A與CPU的連接.13三、8251A的初始化方式字：確定8251A的工作方式；（異步，波特率，字符長(zhǎng)度，奇偶校驗(yàn)）命令字：控制8251A按方式字所規(guī)定的方式工作；（允許，禁止收發(fā)數(shù)據(jù)，啟動(dòng)搜索同步字符，8251復(fù)位）狀態(tài)字：了解8251A的工作狀態(tài)。復(fù)位操作輸出方式字傳送完輸出第一個(gè)同步字符輸出第二個(gè)同步字符輸出命令字傳送數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)字同步方式雙同步復(fù)位YNYYYNNN.14注：對(duì)8251的控制口進(jìn)行一次寫(xiě)入操作，需有寫(xiě)恢復(fù)時(shí)間。（寫(xiě)恢復(fù)時(shí)間一般為16個(gè)時(shí)鐘

10、周期）DELAY1： MOV CX，02HD0： LOOP D0 RET8251復(fù)位電源上電，8251自動(dòng)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，為了確保在送方式字和命令字之前8251正確復(fù)位，可向8251的控制口連續(xù)寫(xiě)入3個(gè)“0”，然后再寫(xiě)入一個(gè)復(fù)位控制字（40H），用軟件使8251可靠復(fù)位。.152、方式字 用于CPU對(duì)8251編程，決定8251 的通信的格式。如數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、奇偶檢驗(yàn)、停止位等。01 異步110 異步1611 異步6400 字符長(zhǎng)度為5位01 字符長(zhǎng)度為6位10 字符長(zhǎng)度為7位11 字符長(zhǎng)度為8位 0 無(wú)奇偶校驗(yàn)位01 奇校驗(yàn)11 偶校驗(yàn)無(wú)效 001個(gè)停止位 011.5個(gè)停止位 102個(gè)停止位 11

11、S2 S1 EP PEN L2 L1 B2 B1異步方式.16與異步方式相同1 SYND為輸入（外同步）0 SYND為輸出（內(nèi)同步）1 單字符同步0 雙字符同步SCS ESD EP PEN L2 L1 0 0 同步方式.17EHIR RST ER SBRK RxE DTR TxEN使DTR引腳為低電平1 啟動(dòng)搜索同步字符1 允許發(fā)送0 禁止發(fā)送1 允許接收0 禁止接收1 使TxD線變低，發(fā)送空白字符0 正常工作1 內(nèi)部復(fù)位，使8251回到方式選擇格式1 使RST引腳輸出低電平1 使錯(cuò)誤標(biāo)志PE，OE，F(xiàn)E復(fù)位3. 命令字.184、狀態(tài)字 DSR SYNDET/BRKDETFE OE PETxE

12、 RxRDY TxRDY發(fā)送器準(zhǔn)備好奇偶錯(cuò)誤溢出錯(cuò)誤幀錯(cuò)誤（異步）同引腳含義數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好.191異步模式下的初始化程序舉例例題：例題：設(shè)8251A工作在異步模式，波特率系數(shù)(因子)為16，7個(gè)數(shù)據(jù)位/字符，偶校驗(yàn)，2個(gè)停止位，發(fā)送、接收允許，設(shè)端口地址為00E2H和00E4H。完成初始化程序。MOV AL，0FAH ；送模式字MOV DX，00E2HOUT DX，AL ；異步方式，7位/字符，偶校驗(yàn)，2個(gè)停止位MOV AL， 37H；設(shè)置控制字，使發(fā)送、接收允許，清出錯(cuò)標(biāo)志OUT DX， AL ；有效.202同步模式下初始化程序舉例 設(shè)端口地址為52H，采用內(nèi)同步方式，2個(gè)同步字符（設(shè)同步字

13、符為16H），偶校驗(yàn)，7位數(shù)據(jù)位/字符。MOV AL，38H ；設(shè)置模式字，同步模式，用2個(gè)同步字符OUT 52H，AL ； 7個(gè)數(shù)據(jù)位，偶校驗(yàn)MOV AL，16H OUT 52H，AL ；送同步字符16HOUT 52H，AL MOV AL， 97H ；設(shè)置控制字，使發(fā)送器和接收器啟動(dòng)OUT 52H， AL.21六、六、8251A應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 輸入字符要求異步方式下，輸入50個(gè)字符，波特率因子為16，8位數(shù)據(jù)，1位停止位。設(shè)數(shù)據(jù)端口地址為30H，控制端口地址為31H。 .22 MOV AL，40HOUT31H，AL；復(fù)位8251AMOV AL，50H；OUT31H，AL；寫(xiě)入異步方式選擇字

14、MOV AL，37HOUT 31H，AL；控制字寫(xiě)入奇地址PortEMOV DI，0；變址寄存器置“0”MOV CX，32H；送入計(jì)數(shù)初值50個(gè)字符INPUT:INAL，31H ；讀取狀態(tài)字TEST AL，02H ；測(cè)試狀態(tài)字第2位RXRDYJZINPUT；8251A未收到字符則重新取狀態(tài)字INAL，30H ；RXRDY有效，從偶地址口PortO輸入數(shù)據(jù)MOV DX，Buffer；緩沖區(qū)首址送DXMOV DX十DI，AL；將字符送入緩沖區(qū)INCDI；緩沖區(qū)指針加1IN AL，31H ；再讀狀態(tài)字TEST AL，38H ；測(cè)試有無(wú)三種錯(cuò)誤JNZ ERROR；有錯(cuò)轉(zhuǎn)出錯(cuò)處理LOOP INPUT；沒(méi)

15、錯(cuò)，又不夠50個(gè)字符，轉(zhuǎn)InputJMP EXIT；如已輸入50個(gè)字符，則轉(zhuǎn)結(jié)束ERROR：EXIT：.23兩臺(tái)微型計(jì)算機(jī)通過(guò)8251A相互通信的舉例 .24分析：初始化程序由兩部分組成：是將一方定義為發(fā)送器。發(fā)送端CPU每查詢到TXRDY有效，則向8251A并行輸出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)；是將對(duì)方定義為接收器。接收端CPU每查詢到RXRDY有效，則從8251A輸入一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，一直進(jìn)行到全部數(shù)據(jù)傳送完畢為止。.25發(fā)送端初始化程序與發(fā)送控制程序STT： MOV DX，8251A控制端口 MOV AL，7FH OUT DX，AL ；將825lA定義為異步方式，8位數(shù)據(jù)，1位停止位MOV AL，11H ；

16、偶校驗(yàn)，取波特率系數(shù)為64，允許發(fā)送。OUT DX，ALMOV DI，發(fā)送數(shù)據(jù)塊首地址 ；設(shè)置地址指針MOV CX，發(fā)送數(shù)據(jù)塊字節(jié)數(shù) ；設(shè)置計(jì)數(shù)器初值NEXT：MOV DX，8251A控制端口 IN AL，DX AND AL，01H ；查詢TXRDY有效否?JZ NEXT ；無(wú)效則等待MOV DX，8251A數(shù)據(jù)端口、 MOV AL，DI； ；向8251A輸出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。OUT DX，AL INC DI ；修改地址指針 LOOP NEXT ；未傳輸完，則繼續(xù)下一個(gè)HLT.26接收端初始化程序和接收控制程序 SRR：MOV DX，8251A控制端口 MOV AL，7FH OUT DX，AL ；

17、初始化8251A，異步方式，8位數(shù)據(jù)MOV AL， 14H ；1位停止位，偶校驗(yàn)，波特率系數(shù)64，允許接收。OUT DX，AL MOV DI，接收數(shù)據(jù)塊首地址 ；設(shè)置地址指針MOV CX，接收數(shù)據(jù)塊字節(jié)數(shù)；設(shè)置計(jì)數(shù)器初值COMT：MOV DX，8251A控制端口 IN AL，DX ROR AL，1 ；查詢RXRDY有效否?ROR AL，1 JNC COMT ；無(wú)效則等待ROR AL，1 ROR AL，1 ；有效時(shí)，進(jìn)一步查詢是否有奇偶校驗(yàn)錯(cuò)。JC ERR ；有錯(cuò)時(shí)，轉(zhuǎn)出錯(cuò)處理MOV DX，8251A數(shù)據(jù)端口 IN AL，DX ；無(wú)錯(cuò)時(shí)，輸入一個(gè)字節(jié)到接收數(shù)據(jù)塊。MOV DI，AL INC DI

18、 ；修改地址指針LOOP COMT ；未傳輸完，則繼續(xù)下一個(gè)HLTERR：CALL ERR-OUT.27練習(xí).28例：8251工作于異步方式，波特率系數(shù)為16，7位數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位，偶校驗(yàn)，控制口地址3F2H。MOV DX，3F2HMOV AL，00HOUT DX，ALCALL DELAY1OUT DX，ALCALL DELAY1OUT DX，ALCALL DELAY1MOV AL，40H ；復(fù)位字OUT DX，ALCALL DELAY1MOV AL，01111010B ；方式字OUT DX，ALCALL DELAY1MOV AL，00010101B ；命令字OUT DX，AL.29BEG-

19、T: MOV DX，1F2H MOV AL，7AH OUT DX，AL MOV CX，02H D1： LOOP D1 MOV AL，11H OUT DX，AL MOV CX，02H D2： LOOP D2 LEA DI，BUFF-T MOV CX，COUNT-TNEXT-T： IN AL，DX TEST AL，01H JZ NEXT-T PUSH DX MOV DX，1F0H MOV AL，DI OUT DX，AL INC DI POP DX LOOP NEXT-T置方式字置命令字置發(fā)送緩沖區(qū)首址置發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)讀入8251狀態(tài)TxRDY=1 從發(fā)送緩沖區(qū)取數(shù)送8251修改指針發(fā)送完YYNN.30BEG-R： MOV DX，1F2H MOV AL，7AH OUT DX，AL MOV CX，02H D3： LOOP D3 MOV AL，14H OUT DX，AL MOV CX，02H D4： LOOP D4 LEA DI，BUFF-R MOV CX，COUNT-RNEXT-R： IN AL，DX TEST AL，02H JZ NEXT-R TEST AL，38H JNZ ERROR MOV DX，1F0H IN AL，DX MOV DI，AL INC DI LOOP NEXT-R置方式字置命令字置接收